碳納米管溶液可制造柔性電子設(shè)備底板 有望降低生產(chǎn)成本

 柔軟而有彈性的電子產(chǎn)品是許多行業(yè)創(chuàng)新的方向，但要制造這類設(shè)備，首先要有合適的底板，既能大量生產(chǎn)又要成本合算。據(jù)美國物理學(xué)家組織網(wǎng)12月13日報道，美國能源部勞倫斯伯克利國家實驗室zui近開發(fā)出一種新技術(shù)，能以較低成本大規(guī)模地生產(chǎn)柔性底板。壓印電路后會成為各種各樣的“智能設(shè)備”，如能像紙一樣折疊起來的電子屏、能監(jiān)測表面裂紋及瑕疵的涂料、能治療感染的*、能感知變質(zhì)與否的食物包裝等。相關(guān)論文發(fā)表在zui近出版的《納米快報》上。

    新技術(shù)利用半導(dǎo)體濃縮碳納米管溶液生成了具有優(yōu)良電屬性（如載流子遷移率等）的薄膜晶體管網(wǎng)。研究小組用濃縮到99%的半導(dǎo)體單壁碳納米管（SWNTs）溶液作底層，再結(jié)合一種高彈性的聚酰亞胺聚合物作基底，基底用激光切成邊長3.3毫米的六邊形蜂巢圖案，然后將硅和氧化鋁層沉積到基底上，底板就做成了。

    研究人員表示，在電子設(shè)備中，要求開/關(guān)電流比率越高越好，這樣傳感器的像素就越清晰。而99%的高純度提供了高達100的開/關(guān)電流比率。“利用這種溶液工藝技術(shù)，我們能用單壁碳納米管生成高度一致的薄膜晶體管陣列，制造出柔軟靈活而有彈性的激活式矩陣底板。這一技術(shù)結(jié)合金屬噴墨打印，有望降低生產(chǎn)柔性電子設(shè)備的成本。”加州大學(xué)伯克利分校電學(xué)工程與計算機科學(xué)教授、伯克利實驗室材料科學(xué)分部的阿里·杰維說。

    為了演示這種碳納米管底板的功效，研究人員還制造了一種由96個傳感器像素陣列組成的電子皮膚（e-skin）傳感器，每個像素由一個薄膜晶體管控制開關(guān)，能感知24平方厘米范圍的空間壓力分布。新傳感器的靈敏度比該實驗室去年研發(fā)的納米線電子皮膚傳感器提高了10倍，將來還可以加入多種傳感器和其他功能組件來拓展這種底板的應(yīng)用，使其成為多功能人造皮膚。此外，SWNT底板還能用于太陽能電池、測步儀、衣物、柔性顯示器等方面。